JPWO2018189892A1 - Distributor, heat exchanger, and refrigeration cycle device - Google Patents
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Abstract
下流側分岐流路においても適切な量の冷媒を分配することができる分配器を提供する。流体入口部(12a_1)から流入した流体を複数の流体出口部(12a_3)に分配する分配器(2)であって、上流側分岐流路(12a_2)と、上流側分岐流路よりも複数の流体出口部側にある下流側分岐流(12a_3)と、を有する複数の分岐流路と、上流側分岐流路と下流側分岐流路との間にあり、上流側分岐流路と下流側分岐流路とを接続する中間流路(13a_2)と、を有し、中間流路は、上流側分岐流路と接続している一方の端部(120)と、下流側分岐流路と接続している他方の端部(121)と、を有し、一方の端部から流入した流体の流れを、向きを変えてから他方の端部から流出させる。Provided is a distributor capable of distributing an appropriate amount of refrigerant even in a downstream branch flow path. A distributor (2) for distributing a fluid flowing from a fluid inlet portion (12a_1) to a plurality of fluid outlet portions (12a_3), comprising a plurality of upstream branch flow paths (12a_2) and a plurality of upstream branch flow paths. A plurality of branch flow paths having a downstream branch flow (12a_3) at the fluid outlet side, and between the upstream branch flow path and the downstream branch flow path; And an intermediate flow path (13a_2) connecting the flow path and the flow path. The intermediate flow path is connected to one end (120) connected to the upstream branch flow path and to the downstream branch flow path. And the other end (121), which changes the direction of the fluid flowing from one end and then flows out from the other end.
Description
本発明は、熱回路等に使用する分配器、熱交換器、及び、冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a distributor, a heat exchanger, and a refrigeration cycle device used for a heat circuit and the like.
熱交換器は、伝熱管内を流れる冷媒の圧力損失を軽減するため、伝熱管を並列に複数本配置した流路(パス)を有している。各伝熱管の冷媒入口部には、冷媒を各伝熱管に均等に分配する分配器である、例えばヘッダー又はディストリビューターが配置される。
複数の伝熱管に対して冷媒を均等に分配することが熱交換器の伝熱性能を確保する上で重要である。The heat exchanger has a flow path (path) in which a plurality of heat transfer tubes are arranged in parallel in order to reduce the pressure loss of the refrigerant flowing in the heat transfer tubes. At the refrigerant inlet of each heat transfer tube, for example, a header or a distributor, which is a distributor for evenly distributing the refrigerant to each heat transfer tube, is arranged.
It is important to evenly distribute the refrigerant to the plurality of heat transfer tubes in order to ensure the heat transfer performance of the heat exchanger.
このような分配器としては、例えば、板状体を複数枚積層することによって、1つの入口流路に対して複数の出口流路に分岐する分配流路を形成し、熱交換器の各伝熱管に冷媒を分配して供給するようにしたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の分配器は、ロウ材が塗布されない板状体であるベア材と、ロウ材が塗布された板状体であるクラッド材と、が交互に積層されて構成され、それらに形成された円形の貫通穴と、略Z字形状の貫通溝と、を連通させて分配流路を形成するようになっている。As such a distributor, for example, by laminating a plurality of plate-like bodies, a distribution channel that branches into a plurality of outlet channels with respect to one inlet channel is formed, and each transfer of the heat exchanger is performed. A device that distributes and supplies a coolant to a heat pipe has been proposed (for example, see Patent Document 1).
The distributor described in
特許文献1に記載の分配器では、上流側に形成された略Z字形状の貫通溝(以下、上流側分岐流路と称する)の両端部が、下流側に形成された略Z字形状の貫通溝(以下、下流側分岐流路と称する)の分岐点(中央部)と、重力方向に対して同じ高さ位置に形成されている。そのため、上流側分岐流路の端部での液膜の偏りが、下流側分岐流路の分岐点での冷媒分配に影響してしまうことが考えられる。
In the distributor described in
液膜の偏りが顕著な場合を想定すると、下流側分岐流路の分岐点での冷媒の分配比率を所定量(目標値)とすることが困難になることが予想される。つまり、下流側の分岐流路に行くほど、冷媒の分配比率の調整が困難になってしまうことになる。結果、熱交換器に適切な量の冷媒を流すことができず、熱交換効率が低下し、冷凍サイクルの運転効率が低下してしまいかねない。 If it is assumed that the liquid film is significantly biased, it is expected that it will be difficult to set the distribution ratio of the refrigerant at the branch point of the downstream branch flow passage to a predetermined amount (target value). In other words, the closer to the downstream branch flow path, the more difficult it is to adjust the distribution ratio of the refrigerant. As a result, an appropriate amount of refrigerant cannot flow through the heat exchanger, heat exchange efficiency is reduced, and operation efficiency of the refrigeration cycle may be reduced.
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、下流側分岐流路においても適切な量の冷媒を分配することができる分配器、熱交換器、及び、冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a distributor, a heat exchanger, and a refrigeration cycle apparatus that can distribute an appropriate amount of refrigerant even in a downstream branch flow path. The purpose is to do.
本発明に係る分配器は、流体入口部から流入した流体を複数の流体出口部に分配する分配器であって、上流側分岐流路と、前記上流側分岐流路よりも複数の流体出口部側にある下流側分岐流路と、を有する複数の分岐流路と、前記上流側分岐流路と前記下流側分岐流路との間にあり、前記上流側分岐流路と前記下流側分岐流路とを接続する中間流路と、を有し、前記中間流路は、前記上流側分岐流路と接続している一方の端部と、前記下流側分岐流路と接続している他方の端部と、を有し、前記一方の端部から流入した流体の流れを、向きを変えてから前記他方の端部から流出させるものである。 The distributor according to the present invention is a distributor that distributes a fluid flowing from a fluid inlet to a plurality of fluid outlets, and includes an upstream branch flow path and a plurality of fluid outlets more than the upstream branch flow path. A plurality of branch flow paths having a downstream branch flow path on the side, and between the upstream branch flow path and the downstream branch flow path, wherein the upstream branch flow path and the downstream branch flow And an intermediate flow path connecting the flow path, and the intermediate flow path has one end connected to the upstream branch flow path and the other end connected to the downstream branch flow path. And an end, wherein the flow of the fluid that has flowed in from the one end is changed in direction and then flows out from the other end.
本発明に係る熱交換器は、上記の分配器と、前記分配器の前記複数の流体出口部から流出する前記流体が流入する複数の伝熱管と、を備えたものである。
本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の熱交換器を、蒸発器及び凝縮器の少なくともいずれか一つとして備えるものである。A heat exchanger according to the present invention includes the distributor described above, and a plurality of heat transfer tubes into which the fluid flowing out of the plurality of fluid outlets of the distributor flows.
A refrigeration cycle device according to the present invention includes the above heat exchanger as at least one of an evaporator and a condenser.
本発明に係る分配器によれば、中間流路が、一方の端部から流入した流体の流れを、向きを変えてから他方の端部から流出させるので、上流側分岐流路から下流側分岐流路に流体が直進して流入することがなく、流体を均質に混ざった状態で分岐することが可能になる。
本発明に係る熱交換器は、上記の分配器を有しているので、流体を均質な状態で流すことができ、熱交換効率が向上したものとなる。
本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の熱交換器を有しているので、熱交換器において各パスに均質な状態で冷媒を流すことができ、熱交換器の性能を最大限に引き出すことが可能になる。According to the distributor according to the present invention, since the intermediate flow path changes the direction of the fluid flowing from one end and flows out from the other end, the intermediate flow path branches from the upstream branch flow path to the downstream branch flow. It is possible for the fluid to branch off in a state where the fluid is homogeneously mixed without the fluid flowing straight into the flow path.
Since the heat exchanger according to the present invention has the distributor described above, the fluid can flow in a homogeneous state, and the heat exchange efficiency is improved.
Since the refrigeration cycle device according to the present invention has the above-described heat exchanger, the refrigerant can flow in a uniform state in each path in the heat exchanger, and maximize the performance of the heat exchanger. Becomes possible.
以下、本発明に係る分配器、熱交換器、及び、冷凍サイクル装置について、図面を用いて説明する。
なお、以下で説明する構成、動作等は、一例にすぎず、本発明に係る分配器、熱交換器、及び、冷凍サイクル装置は、そのような構成、動作等である場合に限定されない。また、各図において、同一又は類似するものには、同一の符号を付すか、又は、符号を付すことを省略している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。Hereinafter, a distributor, a heat exchanger, and a refrigeration cycle device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
Note that the configuration, operation, and the like described below are merely examples, and the distributor, the heat exchanger, and the refrigeration cycle device according to the present invention are not limited to such a configuration, operation, and the like. Further, in each of the drawings, the same or similar components are denoted by the same reference numerals, or the reference numerals are omitted. The illustration of the detailed structure is appropriately simplified or omitted. Further, overlapping or similar descriptions are simplified or omitted as appropriate.
また、以下では、本発明に係る分配器、熱交換器が、冷凍サイクル装置の一例である空気調和装置に適用される場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、例えば、冷媒循環回路を有する他の冷凍サイクル装置に適用されてもよい。また、冷凍サイクル装置が、暖房運転(加熱運転)と冷房運転(冷却運転)とを切り替えるものである場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、暖房運転又は冷房運転のみを行うものであってもよい。 In the following, the case where the distributor according to the present invention and the heat exchanger are applied to an air conditioner that is an example of a refrigeration cycle device is described, but is not limited to such a case. The present invention may be applied to other refrigeration cycle devices having a refrigerant circuit. Further, the case where the refrigeration cycle apparatus switches between the heating operation (heating operation) and the cooling operation (cooling operation) is described, but the present invention is not limited to such a case, and only the heating operation or the cooling operation is performed. It may be performed.
実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係る分配器及び熱交換器について説明する。
<熱交換器1の構成>
以下に、実施の形態1に係る熱交換器1の概略構成について説明する。
図1は、実施の形態1に係る熱交換器1の構成を概略的に示す図である。なお、図1では、流体の流れ方向を墨付き矢印で示している。また、以下では、流体の一例として冷媒を用いて説明する。
A distributor and a heat exchanger according to
<Configuration of
Hereinafter, a schematic configuration of the
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a
図1に示すように、熱交換器1は、第1分配器2と、第2分配器3と、複数本の伝熱管4と、複数枚のフィン5と、を有する。なお、第2分配器3は、第1分配器2と同じタイプの分配器を用いてもよく、第1分配器2と異なるタイプの分配器を用いてもよい。
As shown in FIG. 1, the
第1分配器2の内部には、少なくとも1つの分配流路2aが形成される。分配流路2aの流入側には、冷媒配管が接続される。分配流路2aの流出側には複数の伝熱管4が接続される。
第1分配器2が、本発明の「分配器」に相当する。
第2分配器3の内部には、合流流路3aが形成される。合流流路3aの流入側には、複数の伝熱管4が接続される。合流流路3aの流出側には冷媒配管が接続される。Inside the
The
A merging
伝熱管4は、複数の流路が形成された扁平管又は円管である。伝熱管4は、例えば、アルミニウム製である。伝熱管4には、複数のフィン5が接合される。
フィン5は、例えば、アルミニウム製である。伝熱管4とフィン5とは、例えばロウ付けで接合される。なお、図1では、伝熱管4が4本である場合を示しているが、そのような場合に限定されない。また、実施の形態1においては、伝熱管4が扁平管である場合を例に説明するものとする。The
The
<熱交換器における冷媒の流れ>
以下に、熱交換器1における冷媒の流れについて説明する。
冷媒配管を流れる冷媒は、第1分配器2に流入して分配流路2aで分配され、複数の伝熱管4に流出する。冷媒は、複数の伝熱管4において、例えば、ファンによって供給される空気等と熱交換する。複数の伝熱管4を流れる冷媒は、第2分配器3の合流流路3aに流入して合流し、冷媒配管に流出する。なお、熱交換器1において、冷媒は、逆流可能、つまり第2分配器3から第1分配器2に向かって流れることが可能である。<Flow of refrigerant in heat exchanger>
Hereinafter, the flow of the refrigerant in the
The refrigerant flowing through the refrigerant pipe flows into the
<第1分配器2の構成>
以下に、第1分配器2の構成について説明する。まず、第1分配器2が積層型ヘッダーである場合を例に説明する。
図2は、第1分配器2を分解した状態での斜視図である。<Configuration of
Hereinafter, the configuration of the
FIG. 2 is a perspective view in a state where the
図2に示すように、第1分配器2は、板状体11を有する。板状体11は、ベア材となる第1板状部材12_1〜第1板状部材12_4と、クラッド材となる第2板状部材13_1〜第2板状部材13_3と、が交互に積層されて形成される。板状体11の積層方向の最も外側には、第1板状部材12_1、第1板状部材12_4が積層される。以下では、第1板状部材12_1〜第1板状部材12_4を総称して、第1板状部材12と記載する場合がある。同様に、第2板状部材13_1〜第2板状部材13_3を総称して、第2板状部材13と記載する場合がある。
As shown in FIG. 2, the
第1板状部材12は、例えばアルミニウム製である。第1板状部材12の厚さは、例えば1〜10mm程度である。第1板状部材12には、ロウ材が塗布されない。第1板状部材12のそれぞれには、分配流路2aとなる貫通穴12a_1〜貫通穴12a_3が形成される。貫通穴12a_1〜貫通穴12a_4は、第1板状部材12の表裏を貫通する。第1板状部材12と第2板状部材13とが積層されると、貫通穴12a_1〜貫通穴12a_3は、分配流路2aの一部として機能する。
貫通穴12a_1が、冷媒が流入する流体入口部として機能する。
貫通穴12a_3の末端が、冷媒が流出する流体出口部として機能する。
貫通穴12a_4は、伝熱管挿入部2bとして機能するため、冷媒が流れない。The
The through hole 12a_1 functions as a fluid inlet portion into which the refrigerant flows.
The end of the through hole 12a_3 functions as a fluid outlet from which the refrigerant flows.
Since the through hole 12a_4 functions as the heat transfer
第2板状部材13は、例えばアルミニウム製である。第2板状部材13の厚さは、例えば1〜10mm程度であり、第1板状部材12と比較して薄く形成されている。第2板状部材13の少なくとも表裏面には、ロウ材が塗布される。第2板状部材13のそれぞれには、分配流路2aとなる貫通穴13a_1及び貫通穴13a_2が形成される。貫通穴13a_1〜貫通穴13a_3は、第2板状部材13の表裏を貫通する。第1板状部材12と第2板状部材13とが積層されると、貫通穴13a_1及び貫通穴13a_2は、分配流路2aの一部として機能する。
貫通穴13a_3は、伝熱管挿入部2bとして機能するため、冷媒が流れない。The second plate-shaped
Since the through-hole 13a_3 functions as the heat transfer
第1板状部材12_1に形成される貫通穴12a_1、及び、第2板状部材13_1に形成される貫通穴13a_1は、流路断面円形状に貫通形成される。流体入口部として機能する貫通穴12a_1には、冷媒配管が接続される。例えば、第1板状部材12_1の冷媒の流入側の面に口金等が設けられ、その口金等を介して冷媒配管が接続されてもよく、また、貫通穴12a_1の内周面が、冷媒配管の外周面と嵌合する形状であり、口金等を用いずに、貫通穴12a_1に冷媒配管が直接接続されてもよい。
なお、流路断面とは、流路を冷媒の流れと直交する方向で切った断面である。The through-hole 12a_1 formed in the first plate-shaped member 12_1 and the through-hole 13a_1 formed in the second plate-shaped member 13_1 are formed so as to penetrate in a circular cross section of the flow path. A refrigerant pipe is connected to the through hole 12a_1 functioning as a fluid inlet. For example, a base or the like may be provided on a surface of the first plate-shaped member 12_1 on the inflow side of the refrigerant, and a refrigerant pipe may be connected via the base or the like, or the inner peripheral surface of the through hole 12a_1 may be a refrigerant pipe. The refrigerant pipe may be directly connected to the through hole 12a_1 without using a base or the like.
In addition, the flow path cross section is a cross section obtained by cutting the flow path in a direction orthogonal to the flow of the refrigerant.
第1板状部材12_2に形成される貫通穴12a_2、及び、第1板状部材12_3に形成される貫通穴12a_3は、例えば、流路断面Z字状に貫通形成される。貫通穴12a_2、及び、貫通穴12a_3が、重力に対して上下方向に冷媒を分岐する分岐流路として機能する。第2板状部材13_1の貫通穴13a_1は、貫通穴12a_2の中心と対向する位置に形成される。 The through-hole 12a_2 formed in the first plate-shaped member 12_2 and the through-hole 12a_3 formed in the first plate-shaped member 12_3 are formed to penetrate, for example, in a Z-shaped cross section of the flow path. The through-hole 12a_2 and the through-hole 12a_3 function as a branch flow path that vertically branches the refrigerant with respect to gravity. The through-hole 13a_1 of the second plate-shaped member 13_1 is formed at a position facing the center of the through-hole 12a_2.
第2板状部材13_2の貫通穴13a_2は、例えば、流路断面長円状(楕円状含む)に貫通形成される。貫通穴13a_2が、冷媒を分岐する流路ではない中間流路(渡り流路)として機能する。つまり、貫通穴13a_2は、上流側分岐流路として機能する貫通穴12a_2と、上流側分岐流路よりも複数の流体出口部側にある下流側分岐流路として機能する貫通穴12a_3との間にあり、貫通穴12a_2と貫通穴12a_3とを冷媒が直進しないように接続するものである。 The through-hole 13a_2 of the second plate-shaped member 13_2 is formed to penetrate, for example, in an elliptical shape (including an elliptical shape) in a flow path cross section. The through-hole 13a_2 functions as an intermediate flow path (crossover flow path) that is not a flow path that branches the refrigerant. That is, the through-hole 13a_2 is located between the through-hole 12a_2 functioning as the upstream branch flow path and the through-hole 12a_3 functioning as the downstream branch flow path located on the fluid outlet side with respect to the upstream branch flow path. That is, the through hole 12a_2 and the through hole 12a_3 are connected so that the refrigerant does not go straight.
具体的には、第2板状部材13_2の貫通穴13a_2の一方の端部は、貫通穴12a_2の端部と対向する位置に形成される。また、第2板状部材13_2の貫通穴13a_2の他方の端部は、貫通穴12a_3の中心と対向する位置に形成される。そのため、貫通穴13a_2は、2つの端部、つまり貫通穴12a_2と接続している端部(図7及び図8で図示する端部120)、貫通穴12a_3と接続している端部(図7及び図8で図示する端部121)が冷媒の流れ方向から見た状態において重複しない位置となり、重力方向に延びるように形成されることになり、冷媒が直進しないようになっている。
なお、冷媒の流れ方向とは、貫通穴12a_1及び貫通穴13a_1を流れる冷媒の流れ方向である。Specifically, one end of the through hole 13a_2 of the second plate-shaped member 13_2 is formed at a position facing the end of the through hole 12a_2. The other end of the through hole 13a_2 of the second plate member 13_2 is formed at a position facing the center of the through hole 12a_3. Therefore, the through hole 13a_2 has two ends, that is, an end connected to the through hole 12a_2 (the
In addition, the flow direction of the refrigerant is the flow direction of the refrigerant flowing through the through holes 12a_1 and the through holes 13a_1.
第1板状部材12_3の第2板状部材13_2とは反対側に積層される第2板状部材13_3の貫通穴13a_3は、貫通穴12a_3の両端部(図7及び図8で示す端部130、端部131)と対向する位置に形成される。
The through-holes 13a_3 of the second plate-like member 13_3 stacked on the opposite side of the first plate-like member 12_3 from the second plate-like member 13_2 are formed at both ends of the through-hole 12a_3 (the
第1板状部材12と第2板状部材13とが積層されると、隣接する貫通穴同士が連通するとともに、連通する貫通穴以外の部分が隣接する第1板状部材12又は第2板状部材13に閉塞され、分配流路2aが形成されることになる。
When the first plate-
また、分岐流路として機能する貫通穴12a_2、及び、貫通穴12a_3は、第1板状部材12と第2板状部材13とが積層された状態において、水平方向に異なる層に位置している。
なお、第1分配器2では、分配流路2aが、1つの流体入口部に対して4つの流体出口部を有している場合を例に図示しているが、分岐数を4分岐に限定するものではない。
また、第1板状部材12及び第2板状部材13の積層枚数を図示している枚数に限定するものではない。Further, the through holes 12a_2 and 12a_3 functioning as branch flow paths are located on different layers in the horizontal direction when the
In the
Further, the number of stacked
図2に示すように、第1板状部材12_4に形成される貫通穴12a_4、及び、第2板状部材13_3に形成される貫通穴13a_3は、貫通穴12a_3の端部の対面方向に形成され、伝熱管4の先端部が挿入される伝熱管挿入部2bとして機能する。つまり、貫通穴12a_4、及び、貫通穴13a_3は、伝熱管4の延長線上に形成され、伝熱管4の外周面に沿うようになっており、ここに伝熱管4を挿入することで伝熱管4が第1分配器2に接続される。
As shown in FIG. 2, the through-hole 12a_4 formed in the first plate-shaped member 12_4 and the through-hole 13a_3 formed in the second plate-shaped member 13_3 are formed to face the end of the through-hole 12a_3. , And functions as a heat transfer
第1板状部材12_4の貫通穴12a_4の内周面は、伝熱管4の外周面に嵌合される。その嵌合は、加熱されたロウ材が毛細管現象によって染み込む程度の隙間を有するとよい。
The inner peripheral surface of the through hole 12a_4 of the first plate member 12_4 is fitted to the outer peripheral surface of the
<積層型ヘッダーである場合を第1分配器2における冷媒の流れ>
以下に、第1分配器2における冷媒の流れについて説明する。
図3は、第1分配器2の展開図である。図4は、第1分配器2の縦断面図である。
なお、図3及び図4では、冷媒の流れ方向を墨付き矢印で示している。また、図4では、説明の便宜上、板状体の厚さを概略的に均一として図示している。また、図4では、冷媒の流れ方向に沿って切った断面を示している。<In the case of a stacked header, the flow of the refrigerant in the
Hereinafter, the flow of the refrigerant in the
FIG. 3 is a development view of the
3 and 4, the flow direction of the refrigerant is indicated by black arrows. Further, in FIG. 4, for convenience of description, the thickness of the plate-like body is illustrated as being substantially uniform. FIG. 4 shows a cross section cut along the flow direction of the refrigerant.
図3及び図4に示すように、冷媒配管を流れてきた冷媒は、第1板状部材12_1の貫通穴12a_1を流体入口部として、第1分配器2の内部に流入する。貫通穴12a_1から流入した冷媒は、第2板状部材13_1の貫通穴13a_1に流入する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the refrigerant flowing through the refrigerant pipe flows into the
第1板状部材12_1の貫通穴12a_1から第2板状部材13_1の貫通穴13a_1に流入した冷媒は、第1板状部材12_2の貫通穴12a_2の中心に流入する。第1板状部材12_2の貫通穴12a_2の中心に流入した冷媒は、隣接して積層される第2板状部材13_2の表面に当たって2方向(左右方向)に分岐し、第1板状部材12_2の貫通穴12a_2の端部に流れる。第1板状部材12_2の貫通穴12a_2の端部に至った冷媒は、第2板状部材13_2の貫通穴13a_2の一方の端部に流入する。 The refrigerant flowing from the through hole 12a_1 of the first plate member 12_1 to the through hole 13a_1 of the second plate member 13_1 flows into the center of the through hole 12a_2 of the first plate member 12_2. The refrigerant that has flowed into the center of the through hole 12a_2 of the first plate member 12_2 hits the surface of the second plate member 13_2 that is adjacently stacked, and is branched in two directions (left and right directions). It flows to the end of the through hole 12a_2. The refrigerant that has reached the end of the through hole 12a_2 of the first plate member 12_2 flows into one end of the through hole 13a_2 of the second plate member 13_2.
第2板状部材13_2の貫通穴13a_2の一方の端部に流入した冷媒は、第2板状部材13_2の貫通穴13a_2の他方の端部に流れる。第2板状部材13_2の貫通穴13a_2の他方の端部に至った冷媒は、第1板状部材12_3の貫通穴12a_3の中心に流入する。 The refrigerant flowing into one end of the through hole 13a_2 of the second plate member 13_2 flows to the other end of the through hole 13a_2 of the second plate member 13_2. The refrigerant that has reached the other end of the through hole 13a_2 of the second plate member 13_2 flows into the center of the through hole 12a_3 of the first plate member 12_3.
第1板状部材12_3の貫通穴12a_3の中心に流入した冷媒は、隣接して積層される第2板状部材13_3の表面に当たって2方向(左右方向)に分岐し、第1板状部材12_3の貫通穴12a_3の端部に流れる。第1板状部材12_3の貫通穴12a_3の端部は流体出口部として機能しており、第1板状部材12_3の貫通穴12a_3の端部に至った冷媒は、貫通穴12a_3内に位置する伝熱管4の先端部4aから伝熱管4の内部に流入する。
The refrigerant that has flowed into the center of the through hole 12a_3 of the first plate member 12_3 hits the surface of the second plate member 13_3 that is stacked adjacently, and branches in two directions (left and right directions), and the first plate member 12_3 It flows to the end of the through hole 12a_3. The end of the through hole 12a_3 of the first plate member 12_3 functions as a fluid outlet, and the refrigerant that has reached the end of the through hole 12a_3 of the first plate member 12_3 transmits the refrigerant located in the through hole 12a_3. The heat flows into the inside of the
伝熱管4に流入した冷媒は、第2板状部材13_3の貫通穴13a_3の内部及び第1板状部材12_4の貫通穴12a_4の内部に位置する領域を通過して、伝熱管4のフィン5が接合された領域に流入する。
The refrigerant that has flowed into the
<貫通穴13a_2について>
図5は、比較例としての従来の分配器(以下、分配器2Xと称する)での冷媒の流れを説明するための分解斜視図である。図6は、分配器2Xでの冷媒の流れを説明するための模式図である。まず、図5及び図6に基づいて、分配器2Xでの冷媒の流れを説明する。なお、図5及び図6では、第1分配器2の構成に相当する分配器2Xの各構成には、末尾に「X」を付記し、第1分配器2の構成と区別するものとする。また、図5及び図6では、冷媒の流れを破線矢印で表している。<About the through hole 13a_2>
FIG. 5 is an exploded perspective view for explaining the flow of the refrigerant in a conventional distributor (hereinafter, referred to as a
図5及び図6では、第1板状部材12_2Xの貫通穴12a_2Xの中心を含む分岐流路として機能する部分を分岐部115Xとして図示し、第1板状部材12_2Xの貫通穴12a_2Xの一方の端部を端部110Xとして図示し、第1板状部材12_2Xの貫通穴12a_2Xの他方の端部を端部111Xとして図示し、曲がっている流路部分を曲がり部116Xとして図示している。
5 and 6, a portion functioning as a branch flow path including the center of the through hole 12a_2X of the first plate member 12_2X is illustrated as a
また、図5及び図6では、第1板状部材12_3Xの貫通穴12a_3Xの中心を含む分岐流路として機能する部分を分岐部135Xとして図示し、第1板状部材12_3Xの貫通穴12a_3Xの一方の端部を端部130Xとして図示し、第1板状部材12_3Xの貫通穴12a_3Xの他方の端部を端部131Xとして図示している。
5 and 6, a portion that functions as a branch flow path including the center of the through hole 12a_3X of the first plate member 12_3X is illustrated as a
冷媒配管を流れてきた冷媒は、分配器2Xの内部に流入し、第1板状部材12_2Xの貫通穴12a_2Xの分岐部115Xに流入する。分岐部115Xに流入した冷媒は、隣接して積層される第2板状部材13_2Xの表面に当たって分岐し、貫通穴12a_2Xの端部110X、端部111Xに流れる。分岐流路として機能する貫通穴12a_2Xの曲がり部116Xを流れる気液二相状態の冷媒は、密度の大きい液冷媒(図6に示す冷媒W)が遠心力により貫通穴12a_2Xの曲がり部116Xの外側に寄せられる。つまり、貫通穴12a_2Xの端部110X、端部111Xでは、液膜が偏った状態となっている。
The refrigerant flowing through the refrigerant pipe flows into the
この状態で貫通穴12a_2Xの端部110X、端部111Xに至った冷媒は、第2板状部材13_2Xの貫通穴13a_2Xを介して直進し、分岐流路として機能する下流側の第1板状部材12_3Xの貫通穴12a_3Xに流入する。そのため、第1板状部材12_3Xの貫通穴12a_3Xでは、液膜の偏った側により多くの液冷媒が流れることになる。特に、液膜の偏りが顕著な場合、第1板状部材12_3Xの貫通穴12a_3Xでの分配比率を所定量(目標値)、例えば50%:50%に分流させることは困難となる。
In this state, the refrigerant that has reached the
図7は、第1分配器2での冷媒の流れを説明するための分解斜視図である。図8は、第1分配器2での冷媒の流れを説明するための模式図である。次に、図7及び図8に基づいて、第1分配器2での冷媒の流れを説明する。なお、図7及び図8では、冷媒の流れを破線矢印で表している。
FIG. 7 is an exploded perspective view for explaining the flow of the refrigerant in the
図7及び図8では、第1板状部材12_2の貫通穴12a_2の中心を含む分岐流路として機能する部分を分岐部115として図示し、第1板状部材12_2の貫通穴12a_2の一方の端部を端部110として図示し、第1板状部材12_2の貫通穴12a_2の他方の端部を端部111として図示し、曲がっている流路部分を曲がり部116として図示している。なお、貫通穴12a_2が上流側分岐流路として機能する。
7 and 8, a portion functioning as a branch flow path including the center of the through hole 12a_2 of the first plate member 12_2 is illustrated as a
また、図7及び図8では、第1板状部材12_3の貫通穴12a_3の中心を含む分岐流路として機能する部分を分岐部135として図示し、第1板状部材12_3の貫通穴12a_3の一方の端部を端部130として図示し、第1板状部材12_3の貫通穴12a_3の他方の端部を端部131として図示している。なお、貫通穴12a_3が下流側分岐流路として機能する。
7 and 8, a portion that functions as a branch flow path including the center of the through hole 12a_3 of the first plate member 12_3 is illustrated as a
さらに、図7及び図8では、第2板状部材13_2の貫通穴13a_2の冷媒入口部となる一方の端部を端部120として図示し、第2板状部材13_2の貫通穴13a_2の冷媒出口部となる他方の端部を端部121として図示している。
なお、図8では、端部120と端部121とを接続する部分を仮想線L1として図示し、端部120と端部121とを接続している部分と直交する部分を仮想線L2として図示している。7 and 8, one end serving as a refrigerant inlet of the through hole 13a_2 of the second plate member 13_2 is illustrated as an
In FIG. 8, a portion connecting the
冷媒配管を流れてきた冷媒は、第1分配器2の内部に流入し、上流側分岐流路として機能する貫通穴12a_2の分岐部115に流入する。分岐部115に流入した冷媒は、隣接して積層される第2板状部材13_2の表面に当たって2方向(左右方向)に分岐し、貫通穴12a_2の端部110、端部111に流れる。分岐流路として機能する貫通穴12a_2の曲がり部116を流れる気液二相状態の冷媒は、分配器2Xと同様に、密度の大きい液冷媒(図8に示す冷媒W)が遠心力により貫通穴12a_2の曲がり部116の外側に寄せられる。つまり、貫通穴12a_2の端部110、端部111では、液膜が偏った状態となっている。
The refrigerant flowing through the refrigerant pipe flows into the
この状態で貫通穴12a_2の端部110、端部111に至った冷媒は、中間流路として機能する第2板状部材13_2の貫通穴13a_2の端部120に流入する。端部120に流入した冷媒は、隣接して積層される第1板状部材12_3の表面に当たって、液膜が飛散する。つまり、貫通穴13a_2に対向する平面部(第1板状部材12_3の表面)に気液二相冷媒が衝突し、液膜が飛散することになる。
更に詳述すると、中間流路として機能する貫通穴13a_2は、端部120から流入した冷媒を、隣接して積層される第1板状部材12_3の表面に当てて向きを変えてから端部120から流出させるようになっている。In this state, the refrigerant that has reached the
More specifically, the through-hole 13a_2 functioning as an intermediate flow path changes the direction of the refrigerant flowing from the
これにより、貫通穴13a_2を流れる冷媒は、液膜の偏りが解消され、気相と液相とが均質に混ざった気液二相状態に近づく。この状態を維持したまま端部121に至った冷媒は、下流側分岐流路として機能する貫通穴12a_3に流入する。つまり、貫通穴13a_2によって、冷媒を直進して貫通穴12a_3に流入させないことで、下流側分岐流路として機能する貫通穴12a_3においても、上流側分岐流路として機能する貫通穴12a_2と同様の冷媒状態にできる。
Thereby, the refrigerant flowing through the through-hole 13a_2 eliminates the bias of the liquid film and approaches a gas-liquid two-phase state in which the gas phase and the liquid phase are homogeneously mixed. The refrigerant that has reached the
なお、貫通穴13a_2は、上流側分岐流路から流入する冷媒を、向きを変えてから、下流側分岐流路に流出させることができる程度の大きさ及び形状で形成されていればよい。例えば、貫通穴13a_2は、仮想線L1で示す端部120と端部121とを接続している部分の流路長さが、仮想線L2で示し端部120と端部121とを接続している部分と直交する部分の流路幅の2倍以上として形成されるとよい。こうすれば、貫通穴13a_2によって冷媒が直進することなく、貫通穴12a_3に流入可能になる。
The through hole 13a_2 only needs to be formed in such a size and shape that the refrigerant flowing from the upstream branch flow path can be changed in direction and then flow out to the downstream branch flow path. For example, in the through hole 13a_2, the flow path length of the portion connecting the
したがって、第1板状部材12_3の貫通穴12a_3では、液膜の偏りが解消され、均質に近い状態の冷媒が流れることになる。そのため、下流側分岐流路として機能する貫通穴12a_3での分配比率を所定量(目標値)、例えば50%:50%に分流させることが可能になる。 Therefore, in the through-hole 12a_3 of the first plate-like member 12_3, the bias of the liquid film is eliminated, and the refrigerant in a nearly homogeneous state flows. Therefore, the distribution ratio in the through hole 12a_3 functioning as the downstream branch flow path can be divided into a predetermined amount (target value), for example, 50%: 50%.
次に、第1分配器2が一体型ヘッダーである場合を例に説明する。
図9は、熱交換器1の製造方法の流れを説明した図である。図10は、ロストワックス法を用いた第1分配器2の縦断面図である。まず、ロストワックス法を用いた第1分配器2の製造方法について説明する。Next, a case where the
FIG. 9 is a diagram illustrating the flow of the method of manufacturing the
最初に、図示省略のステップ0において第1分配器2の分配流路2aとなる金型を作製する。ステップ1において、ステップ0で作製した金型にワックスを流し込んで分配流路2aと同形状のワックス型(ワックスパターン2a_1)を作製する。ステップ2において、第1分配器2となる金型2_1にワックスパターン2a_1を固定し、溶かしたアルミニウムを流し込む。
First, in step 0 (not shown), a mold to be the
そして、ステップ3において、固まったアルミニウムを加熱し、アルミニウムの内部に固定されているワックスパターン2a_1を溶かし、流し出す。これにより、分配流路2aが形成された第1分配器2が作製されることになる。ステップ0〜ステップ3により、第1分配器2が完成する。
その後、ステップ4において、第1分配器2に伝熱管4を接続し、その他の組み付け及び加工を行って熱交換器1が完成することになる。Then, in
Then, in
ロストワックス法により作製された第1分配器2は、図10に示すように、板状体11を有していない点で、図2〜図4に示す積層型ヘッダーとして構成された第1分配器2とは異なっている。ただし、ロストワックス法により作製された第1分配器2の各機能については、いずれも積層型ヘッダーとして構成された第1分配器2と同じである。
The
<一体型ヘッダーである場合の第1分配器2における冷媒の流れ>
以下に、第1分配器2における冷媒の流れについて説明する。図11は、図9の製造方法により完成した第1分配器2の冷媒の流れを示す縦断面図である。図11では、図4に示す第1分配器2の構成又は部分に対応する構成又は部分には同じ符号を用いて図示している。また、図11では、破線を用いて図4に示す第1分配器2の板状体との対応関係を示している。また、図11では、説明の便宜上、板状体の厚さを概略的に均一として図示している。また、図11では、冷媒の流れ方向に沿って切った断面を示している。さらに図11では、冷媒の流れ方向を墨付き矢印で示している。<Flow of refrigerant in
Hereinafter, the flow of the refrigerant in the
基本的な冷媒の流れは、図3及び図4で説明した積層型ヘッダーとして構成された第1分配器2の冷媒の流れと同様である。
冷媒配管を流れてきた冷媒は、第1分配器2の貫通穴12a_1を流体入口部として、第1分配器2の内部に流入する。貫通穴12a_1から流入した冷媒は、貫通穴13a_1を流れて、貫通穴12a_2の中心に流入する。貫通穴12a_2の中心に流入した冷媒は、2方向(左右方向)に分岐し、貫通穴12a_2の端部に流れる。貫通穴12a_2の端部に至った冷媒は、貫通穴13a_2の一方の端部に流入する。The basic flow of the refrigerant is the same as the flow of the refrigerant in the
The refrigerant flowing through the refrigerant pipe flows into the
貫通穴13a_2の一方の端部に流入した冷媒は、貫通穴13a_2の他方の端部に流れて、貫通穴12a_3の中心に流入する。貫通穴12a_3の中心に流入した冷媒は、2方向(左右方向)に分岐し、貫通穴12a_3の端部に流れる。貫通穴12a_3の端部は流体出口部として機能しており、貫通穴12a_3の端部に至った冷媒は、貫通穴12a_3内に位置する伝熱管4の先端部4aから伝熱管4の内部に流入する。
The refrigerant that has flowed into one end of the through hole 13a_2 flows into the other end of the through hole 13a_2, and flows into the center of the through hole 12a_3. The refrigerant flowing into the center of the through hole 12a_3 branches in two directions (left and right directions) and flows to the end of the through hole 12a_3. The end of the through hole 12a_3 functions as a fluid outlet, and the refrigerant reaching the end of the through hole 12a_3 flows into the inside of the
伝熱管4に流入した冷媒は、貫通穴13a_3の内部及び貫通穴12a_4の内部に位置する領域を通過して、伝熱管4のフィン5が接合された領域に流入する。
The refrigerant that has flowed into the
<第1分配器2、熱交換器1の作用効果>
以上のように、第1分配器2では、渡り流路として機能する貫通穴13a_2を形成することによって、分岐流路として機能する下流側の貫通穴13a_2においても、均質に混ざった気液二相状態で分岐することが可能になる。したがって、第1分配器2によれば、上流側の分岐流路及び下流側の分岐流路の双方において液膜の偏りが解消され、冷媒の分配比率を所定量(目標値)にでき、優れた分配性能を実現できる。<Operation and effect of
As described above, in the
また、熱交換器1は、第1分配器2を備えているので、各パスに均質な状態で冷媒を流すことができ、熱交換効率が向上したものとなる。
In addition, since the
実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係る分配器について説明する。
本実施の形態2では実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
なお、実施の形態2に係る分配器を備えた熱交換器については、実施の形態1で説明した熱交換器1と同様であるため、説明を省略する。また、実施の形態2に係る分配器を、第1分配器2Aと称するものとする。
A distributor according to
In the second embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the same parts as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
Note that the heat exchanger including the distributor according to the second embodiment is the same as the
<実施の形態2に係る分配器の構成>
以下に、第1分配器2Aの構成について説明する。ここでは、第1分配器2Aが積層型ヘッダーである場合を例に説明する。ただし、第1分配器2Aが一体型ヘッダーであってもよく、この場合は、図9を参考に第1分配器2Aを製造すればよい。
図12は、第1分配器2Aでの冷媒の流れを説明するための分解斜視図である。図13は、第1分配器2Aでの冷媒の流れを説明するための模式図である。なお、図12及び図13では、冷媒の流れを破線矢印で表している。<Configuration of distributor according to
Hereinafter, the configuration of the
FIG. 12 is an exploded perspective view for explaining the flow of the refrigerant in the
図12及び図13では、図7及び図8と同様に、分岐部115、端部110、端部111、曲がり部116、分岐部135、端部130、端部131、端部120、端部121を図示している。
12 and 13, similarly to FIGS. 7 and 8, the
第1分配器2Aは、第1板状部材12_3に形成される貫通穴12a_3の形状が、実施の形態1に係る第1分配器2の第1板状部材12_3に形成される貫通穴12a_3の形状と相違している。
具体的には、貫通穴12a_3は、流路断面Z字状に貫通形成されている分岐部135の中間部に連通する流入流路107を有している。つまり、同一板(第1板状部材12_3)内に、分岐流路として機能する分岐部135と、分岐部135に冷媒を流入させる流入流路107と、が形成されている。In the
Specifically, the through-hole 12a_3 has an
流入流路107は、中間流路となる貫通穴13a_2の端部121と接続する流体入口側の端部と、分岐部135に接続する流体出口側の端部と、を有し、両者が冷媒の流れ方向から見た状態において重複しない位置となっている。したがって、流入流路107は、重力方向に延びるように形成されていることになる。具体的には、図12に示すように、流体入口側の端部と、流体出口側の端部と、が重力方向に並ぶように形成されている。なお、分岐部135の中間部は、厳密に分岐部135の中心部でなくてもよい。
The
そして、貫通穴13a_2の端部120が、貫通穴12a_2の端部110、端部111と対向する位置に形成される。また、貫通穴13a_2の端部121は、貫通穴12a_3の分岐部135ではなく、流入流路107の端部と対向する位置に形成される。
なお、第2板状部材13_3の貫通穴13a_3は、貫通穴12a_3の端部130、端部131と対向する位置に形成される。
それ以外の構成については、実施の形態1と同様である。The
The through-hole 13a_3 of the second plate-shaped member 13_3 is formed at a position facing the
Other configurations are the same as in the first embodiment.
<第1分配器2Aにおける冷媒の流れ>
次に、第1分配器2Aにおける冷媒の流れについて説明する。
図12及び図13に示すように、第1分配器2Aに流入した冷媒は、貫通穴12a_1、貫通穴13a_1を流れて、上流側分岐流路として機能する貫通穴12a_2の分岐部115に流入する。分岐部115に流入した冷媒は、隣接して積層される第2板状部材13_2の表面に当たって2方向(左右方向)に分岐し、貫通穴12a_2の端部110、端部111に流れる。貫通穴12a_2の端部110、端部111に至った冷媒は、中間流路として機能する第2板状部材13_2の貫通穴13a_2の端部120に流入する。<Flow of refrigerant in
Next, the flow of the refrigerant in the
As shown in FIGS. 12 and 13, the refrigerant flowing into the
端部120に流入した冷媒は、隣接して積層される第1板状部材12_3の表面に当たって、液膜が飛散する。つまり、貫通穴13a_2に対向する平面部(第1板状部材12_3の表面)に気液二相冷媒が衝突し、液膜が飛散することになる。これにより、貫通穴13a_2を流れる冷媒は、液膜の偏りが解消され、気相と液相とが均質に混ざった気液二相状態に近づく。この状態を維持したまま端部121に至った冷媒は、下流側分岐流路として機能する貫通穴12a_3の流入流路107の流体入口側の端部に流入する。
The refrigerant that has flowed into the
つまり、貫通穴13a_2によって、冷媒を直進して貫通穴12a_3に流入させないことで、下流側分岐流路として機能する貫通穴12a_3においても、上流側分岐流路として機能する貫通穴12a_2と同様の冷媒状態にできる。 In other words, the same refrigerant as the through-hole 12a_2 functioning as the upstream branch flow path is also provided in the through-hole 12a_3 functioning as the downstream branch flow path by preventing the refrigerant from flowing straight into the through-hole 12a_3 by the through-hole 13a_2. Can be in a state.
流入流路107の流体入口側の端部に流入した冷媒は、隣接して積層される第2板状部材13_3の表面に当たってから、流入流路107を流れ、流入流路107の流体出口側の端部(分岐部135との接続側端部)に至り、分岐部135に流入して2方向(左右方向)に分岐する。分岐した冷媒は、端部130、131に流れる。貫通穴12a_3の端部130、端部131は流体出口部として機能しており、貫通穴12a_3の端部130、端部131に至った冷媒は、貫通穴13a_3又は貫通穴12a_3内に位置する伝熱管4の先端部4aから伝熱管4の内部に流入する。
The refrigerant that has flowed into the end of the
具体的には、渡り流路として機能する貫通穴13a_2の端部121から流出した気液二相状態の冷媒は、下流側の貫通穴12a_3の流入流路107へ流入する。その際、冷媒は、貫通穴13a_2に対向する第2板状部材13_3の表面に衝突する。そのため、貫通穴13a_2で均質化した状態から更に気液二相の冷媒が均質状態となる。それから、冷媒は、貫通穴13a_2の分岐部135に流入し、冷媒が分配されることになる。
Specifically, the refrigerant in the gas-liquid two-phase state flowing out from the
<第1分配器2A、熱交換器1の作用効果>
以上のように、第1分配器2Aでは、実施の形態1に係る第1分配器2の構成に加え、渡り流路として機能する貫通穴13a_2の下流側の貫通穴12a_3に流入流路107を設けるようにした。つまり、第1分配器2Aでは、冷媒が板状部材に衝突する衝突部を複数箇所設けるようにした。こうすることによって、気液二相冷媒の気相と液相をより均質化でき、貫通穴12a_3での分配比率を所定量(目標値)、例えば50%:50%に分流させることが可能になる。したがって、第1分配器2Aによれば、上流側の分岐流路及び下流側の分岐流路の双方において液膜の偏りが解消され、冷媒の分配比率を所定量(目標値)にでき、優れた分配性能を実現できる。<Operation and effect of
As described above, in the
また、熱交換器1は、第1分配器2Aを備えているので、各パスに均質な状態で冷媒を流すことができ、熱交換効率が向上したものとなる。
Further, since the
実施の形態3.
本発明の実施の形態3に係る分配器について説明する。
本実施の形態3では実施の形態1、2との相違点を中心に説明し、実施の形態1、2と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
なお、実施の形態3に係る分配器を備えた熱交換器については、実施の形態1で説明した熱交換器1と同様であるため、説明を省略する。また、実施の形態3に係る分配器を、第1分配器2Bと称するものとする。
A distributor according to
In the third embodiment, differences from the first and second embodiments will be mainly described, and the same parts as those in the first and second embodiments will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
The heat exchanger including the distributor according to the third embodiment is the same as the
<実施の形態3に係る分配器の構成>
以下に、第1分配器2Bの構成について説明する。ここでは、第1分配器2Bが積層型ヘッダーである場合を例に説明する。ただし、第1分配器2Bが一体型ヘッダーであってもよく、この場合は、図9を参考に第1分配器2Bを製造すればよい。
図14は、第1分配器2Bでの冷媒の流れを説明するための分解斜視図である。図15は、第1分配器2Bの第1板状部材12_3に形成される貫通穴12a_3の形状を模式的に示すと模式図である。なお、図14では、冷媒の流れを破線矢印で表している。<Configuration of distributor according to
Hereinafter, the configuration of the
FIG. 14 is an exploded perspective view for explaining the flow of the refrigerant in the
図14及び図15では、図12及び図13と同様に、分岐部115、端部110、端部111、曲がり部116、分岐部135、端部130、端部131、端部120、端部121、流入流路107を図示している。
14 and 15, similarly to FIGS. 12 and 13, the
第1分配器2Bは、基本的な形状は実施の形態2に係る第1分配器2Aと同様であるが、第1板状部材12_3に形成される貫通穴12a_3の形状が、実施の形態2に係る第1分配器2Aの第1板状部材12_3に形成される貫通穴12a_3の形状と相違している。
つまり、第1分配器2Bでは、流入流路107を重力方向に対して傾斜させている点で、実施の形態2と相違している。Although the
That is, the
具体的には、第1分配器2Bでは、第1板状部材12_3に、分岐部135及び流入流路107を設けるようにするとともに、流入流路107の一方の端部(流体入口側の端部)が、流入流路107の他方の端部(流体出口側の端部)と異なる重力方向に位置するようになっている。更に言えば、流入流路107の冷媒流れ方向(図15に示し線X1)が、貫通穴12a_3の分岐部135の流体部分の冷媒流れ方向(図15に示し線X2)に対して、直交するのではなく、所定の流入角度109で交わるようにしている。
それ以外の構成については、実施の形態1、2と同様である。Specifically, in the
Other configurations are the same as in the first and second embodiments.
<第1分配器2Bにおける冷媒の流れ>
次に、第1分配器2Bにおける冷媒の流れについて説明する。
図14及び図15に示すように、第1分配器2Bに流入した冷媒は、貫通穴12a_1、貫通穴13a_1を流れて、上流側分岐流路として機能する貫通穴12a_2の分岐部115に流入する。分岐部115に流入した冷媒は、隣接して積層される第2板状部材13_2の表面に当たって2方向(左右方向)に分岐し、貫通穴12a_2の端部110、端部111に流れる。貫通穴12a_2の端部110、端部111に至った冷媒は、中間流路として機能する第2板状部材13_2の貫通穴13a_2の端部120に流入する。<Flow of refrigerant in
Next, the flow of the refrigerant in the
As shown in FIGS. 14 and 15, the refrigerant that has flowed into the
端部120に流入した冷媒は、隣接して積層される第1板状部材12_3の表面に当たって、液膜が飛散する。つまり、貫通穴13a_2に対向する平面部(第1板状部材12_3の表面)に気液二相冷媒が衝突し、液膜が飛散することになる。これにより、貫通穴13a_2を流れる冷媒は、液膜の偏りが解消され、気相と液相とが均質に混ざった気液二相状態に近づく。この状態を維持したまま端部121に至った冷媒は、下流側分岐流路として機能する貫通穴12a_3の流入流路107の流体入口側の端部に流入する。
The refrigerant that has flowed into the
つまり、貫通穴13a_2によって、冷媒を直進して貫通穴12a_3に流入させないことで、下流側分岐流路として機能する貫通穴12a_3においても、上流側分岐流路として機能する貫通穴12a_2と同様の冷媒状態にできる。 In other words, the same refrigerant as the through-hole 12a_2 functioning as the upstream branch flow path is also provided in the through-hole 12a_3 functioning as the downstream branch flow path by preventing the refrigerant from flowing straight into the through-hole 12a_3 by the through-hole 13a_2. Can be in a state.
流入流路107の流体入口側の端部に流入した冷媒は、隣接して積層される第2板状部材13_3の表面に当たってから、流入流路107を流れ、流入流路107の他方の端部(分岐部135との接続側端部)に至り、分岐部135に流入して2方向(左右方向)に分岐する。分岐した冷媒は、端部130、131に流れる。貫通穴12a_3の端部130、端部131は流体出口部として機能しており、貫通穴12a_3の端部130、端部131に至った冷媒は、貫通穴13a_3又は貫通穴12a_3内に位置する伝熱管4の先端部4aから伝熱管4の内部に流入する。
The refrigerant that has flowed into the end of the
具体的には、渡り流路として機能する貫通穴13a_2の端部121から流出した気液二相状態の冷媒は、下流側の貫通穴12a_3の流入流路107へ流入する。その際、冷媒は、貫通穴13a_2に対向する第2板状部材13_3の表面に衝突する。そのため、貫通穴13a_2で均質化した状態から更に気液二相の冷媒が均質状態となる。それから、冷媒は、貫通穴13a_2の分岐部135に流入し、冷媒が分配されることになる。
Specifically, the refrigerant in the gas-liquid two-phase state flowing out from the
このとき、流入流路107を流れる冷媒は、流入角度109で分岐部135に流入することになる。そのため、冷媒は、慣性力により貫通穴12a_3の端部131の方へ多く流れることになる。加えて、分岐部135の曲がり部では渦112発生し、冷媒の流れる流路部分が狭まることになる。この双方の影響により、端部131側に流れる冷媒の流量が多くなる。分岐部135の端部130と端部131とに流れる冷媒の流量比率は、流入流路107と分岐部135との位置(流入角度)に対して線形の関係があり、両者の位置関係によりコントロールすることができる。これは、分岐部135に冷媒が到達するまでに、気液相状態の冷媒を均質することで実現させることができる。
At this time, the refrigerant flowing through the
<第1分配器2B、熱交換器1の作用効果>
以上のように、第1分配器2Bでは、実施の形態2に係る第1分配器2Aの構成に加え、流入流路107を重力方向に対して傾斜させるようにした。つまり、第1分配器2Bでは、冷媒が板状部材に衝突する衝突部を複数箇所設けるようにするとともに、分配比率を調整可能にしている。こうすることによって、気液二相冷媒の気相と液相をより均質化でき、貫通穴12a_3での分配比率を所定量(目標値)に調整することが可能になる。したがって、第1分配器2Bによれば、上流側の分岐流路及び下流側の分岐流路の双方において液膜の偏りが解消され、冷媒の分配比率を所定量(目標値)にでき、優れた分配性能を実現できる。<Operation and Effect of
As described above, in the
また、熱交換器1は、第1分配器2Aを備えているので、各パスに均質な状態で冷媒を流すことができ、熱交換効率が向上したものとなる。
Further, since the
実施の形態4.
本発明の実施の形態4に係る冷凍サイクル装置について説明する。
<冷凍サイクル装置100の構成>
以下に、本実施の形態4に係る冷凍サイクル装置100の概略構成について説明する。
図16は、実施の形態4に係る冷凍サイクル装置100の冷媒回路構成の一例を概略的に示す回路構成図である。なお、本実施の形態4では実施の形態1〜3との相違点を中心に説明し、実施の形態1〜3と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。また、図16では、冷房運転時の冷媒の流れを破線矢印で示し、暖房運転時の冷媒の流れを実線矢印で示し、空気の流れを白抜き矢印で示している。
A refrigeration cycle apparatus according to
<Configuration of
Hereinafter, a schematic configuration of a
FIG. 16 is a circuit configuration diagram schematically illustrating an example of a refrigerant circuit configuration of a
冷凍サイクル装置100は、実施の形態1〜3のいずれかに係る分配器を備えた熱交換器を構成の1つとして有している。なお、説明の便宜上、冷凍サイクル装置100は、実施の形態1に係る第1分配器2を備えた熱交換器1を有しているものとして説明する。また、実施の形態4では、冷凍サイクル装置100が空気調和装置である場合を例に説明する。
The
冷凍サイクル装置100は、第1ユニット100A及び第2ユニット100Bを構成として備えている。第1ユニット100Aは、熱源ユニット又は室外ユニット等として利用される。第2ユニット100Bは、室内ユニット又は利用側ユニット(負荷側ユニット)等として利用される。
The
第1ユニット100Aには、圧縮機101、流路切替装置102、絞り装置104、第2熱交換器105、及び、第2熱交換器105に付設されている送風機105Aが収容されている。また、第2熱交換器105は、第1分配器2を備えている。つまり、第2熱交換器105は、実施の形態1で説明した熱交換器1が適用されたものである。
The
第2ユニット100Bには、第1熱交換器103、及び、第1熱交換器103に付設されている送風機103Aが収容されている。また、第1熱交換器103は、第1分配器2を備えている。つまり、第1熱交換器103は、実施の形態1で説明した熱交換器1が適用されたものである。
The
そして、図16に示すように、圧縮機101、第1熱交換器103、絞り装置104、及び、第2熱交換器105が、冷媒配管106によって接続され、冷媒回路が形成されている。送風機103Aは、第1熱交換器103に付設され、第1熱交換器103に空気を供給するようになっている。送風機105Aは、第2熱交換器105に付設され、第2熱交換器105に空気を供給するようになっている。
Then, as shown in FIG. 16, the
圧縮機101は、冷媒を圧縮するものである。圧縮機101で圧縮された冷媒は、吐出されて第1熱交換器103又は第2熱交換器105へ送られる。圧縮機101は、例えば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機、往復圧縮機等で構成することができる。
The
流路切替装置102は、暖房運転と冷房運転とにおいて冷媒の流れを切り替えるものである。つまり、流路切替装置102は、暖房運転時には圧縮機101と第1熱交換器103とを接続するように切り替えられ、冷房運転時には圧縮機101と第2熱交換器105とを接続するように切り替えられる。なお、流路切替装置102は、たとえば四方弁で構成するとよい。ただし、二方弁又は三方弁の組み合わせを流路切替装置102として採用してもよい。
The flow
第1熱交換器103は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能するものである。つまり、凝縮器として機能する場合、第1熱交換器103は、圧縮機101から吐出された高温高圧の冷媒と送風機103Aにより供給される空気とが熱交換し、高温高圧のガス冷媒が凝縮する。一方、蒸発器として機能する場合、第1熱交換器103は、絞り装置104から流出された低温低圧の冷媒と送風機103Aにより供給される空気とが熱交換し、低温低圧の液冷媒または二相冷媒が蒸発する。
The
絞り装置104は、第1熱交換器103又は第2熱交換器105から流出した冷媒を膨張させて減圧するものである。絞り装置104は、例えば冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁等で構成するとよい。なお、絞り装置104としては、電動膨張弁だけでなく、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、または、キャピラリーチューブ等を適用することも可能である。
The
第2熱交換器105は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能するものである。つまり、蒸発器として機能する場合、第2熱交換器105は、絞り装置104から流出された低温低圧の冷媒と送風機105Aにより供給される空気とが熱交換し、低温低圧の液冷媒または二相冷媒が蒸発する。一方、凝縮器として機能する場合、第2熱交換器105は、圧縮機101から吐出された高温高圧の冷媒と送風機105Aにより供給される空気とが熱交換し、高温高圧のガス冷媒が凝縮する。
The
<冷凍サイクル装置100の動作>
次に、冷凍サイクル装置100の動作について、冷媒の流れとともに説明する。ここでは、熱交換流体が空気であり、被熱交換流体が冷媒である場合を例に、冷凍サイクル装置100の動作について説明する。<Operation of
Next, the operation of the
まず、冷凍サイクル装置100が実行する冷房運転について説明する。なお、冷房運転時の冷媒の流れは、図16の破線矢印で示している。
First, the cooling operation performed by the
図16に示すように、圧縮機101を駆動させることによって、圧縮機101から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。以下、破線矢印にしたがって冷媒が流れる。圧縮機101から吐出した高温高圧のガス冷媒(単相)は、流路切替装置102を介して凝縮器として機能する第2熱交換器105に流れ込む。第2熱交換器105では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、送風機105Aによって供給される空気との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒(単相)になる。
As shown in FIG. 16, by driving the
第2熱交換器105から送り出された高圧の液冷媒は、絞り装置104によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する第1熱交換器103に流れ込む。第1熱交換器103は第1分配器2を備えており、第1分配器2により第1熱交換器103のパス数に応じて冷媒が分配されて第1熱交換器103を構成している伝熱管4に流入する。
The high-pressure liquid refrigerant sent from the
第1熱交換器103では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、送風機103Aによって供給される空気との間で熱交換が行われて、二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒(単相)になる。第1熱交換器103から送り出された低圧のガス冷媒は、流路切替装置102を介して圧縮機101に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機101から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
In the
次に、冷凍サイクル装置100が実行する暖房運転について説明する。なお、暖房運転時の冷媒の流れは、図16の実線矢印で示している。
Next, a heating operation performed by the
図16に示すように、圧縮機101を駆動させることによって、圧縮機101から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。以下、実線矢印にしたがって冷媒が流れる。圧縮機101から吐出した高温高圧のガス冷媒(単相)は、流路切替装置102を介して凝縮器として機能する第1熱交換器103に流れ込む。第1熱交換器103では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、送風機103Aによって供給される空気との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒(単相)になる。
As shown in FIG. 16, by driving the
第1熱交換器103から送り出された高圧の液冷媒は、絞り装置104によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する第2熱交換器105に流れ込む。第2熱交換器105は第1分配器2を備えており、第1分配器2により第2熱交換器105のパス数に応じて冷媒が分配されて第2熱交換器105を構成している伝熱管4に流入する。
The high-pressure liquid refrigerant sent from the
第2熱交換器105では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、送風機105Aによって供給される空気との間で熱交換が行われて、二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒(単相)になる。第2熱交換器105から送り出された低圧のガス冷媒は、流路切替装置102を介して圧縮機101に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機101から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
In the
以上のように、冷凍サイクル装置100では、第1熱交換器103及び第2熱交換器105の上流側に第1分配器2が設けられている。
そのため、冷凍サイクル装置100によれば、第1熱交換器103及び第2熱交換器105において各パスに均質な状態で冷媒を流すことができ、熱交換器の性能を最大限に引き出すことが可能になり、熱交換効率が向上したものとなる。As described above, in the
Therefore, according to the
ここでは、第1熱交換器103及び第2熱交換器105の双方に、実施の形態1〜3のいずれかに係る熱交換器を備えた場合を例に説明したが、第1熱交換器103及び第2熱交換器105の少なくとも一方に実施の形態1〜3のいずれかに係る熱交換器を備えることとしてもよい。
Here, the case where both the
なお、冷凍サイクル装置100に使用する冷媒を特に限定するものではなく、R410A、R32、HFO1234yf等の冷媒を使用しても効果を発揮することができる。
また、作動流体としては空気および冷媒の例を示したが、これに限定するものではなく、他の気体、液体、気液混合流体を用いても、同様の効果を発揮する。つまり、作動流体は変化するものであり、どの場合であっても効果を奏することになる。
さらに、冷凍サイクル装置100のその他の例としては、給湯器や冷凍機、空調給湯複合機などがあり、いずれの場合であっても熱交換器の性能を最大限に引き出すことが可能になり、熱交換効率が向上したものとなる。The refrigerant used in the
Although examples of the working fluid include air and refrigerant, the present invention is not limited to this, and similar effects can be obtained by using another gas, liquid, or gas-liquid mixed fluid. That is, the working fluid changes, and in any case, the effect is achieved.
Further, as other examples of the
1 熱交換器、2 第1分配器、2A 第1分配器、2B 第1分配器、2X 分配器、2_1 金型、2a 分配流路、2a_1 ワックスパターン、2b 伝熱管挿入部、3 第2分配器、3a 合流流路、4 伝熱管、4a 先端部、5 フィン、11 板状体、12 第1板状部材、12_1 第1板状部材、12_2 第1板状部材、12_2X 第1板状部材、12_3 第1板状部材、12_3X 第1板状部材、12_4 第1板状部材、12a_1 貫通穴、12a_2 貫通穴、12a_2X 貫通穴、12a_3 貫通穴、12a_3X 貫通穴、12a_4 貫通穴、13 第2板状部材、13_1 第2板状部材、13_2 第2板状部材、13_2X 第2板状部材、13_3 第2板状部材、13a_1 貫通穴、13a_2 貫通穴、13a_2X 貫通穴、13a_3 貫通穴、100 冷凍サイクル装置、100A 第1ユニット、100B 第2ユニット、101 圧縮機、102 流路切替装置、103 第1熱交換器、103A 送風機、104 絞り装置、105 第2熱交換器、105A 送風機、106 冷媒配管、107 流入流路、109 流入角度、110 端部、110X 端部、111 端部、111X 端部、112 渦、115 分岐部、115X 分岐部、116 曲がり部、116X 曲がり部、120 端部、121 端部、130 端部、130X 端部、131 端部、131X 端部、135 分岐部、135X 分岐部、L1 仮想線、L2 仮想線、W 冷媒。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat exchanger, 2 1st distributor, 2A 1st distributor, 2B 1st distributor, 2X distributor, 2_1 mold, 2a distribution channel, 2a_1 wax pattern, 2b heat transfer tube insertion part, 3rd distribution Vessel, 3a merging channel, 4 heat transfer tube, 4a tip, 5 fin, 11 plate, 12 first plate, 12_1 first plate, 12_2 first plate, 12_2X first plate , 12_3 1st plate member, 12_3X 1st plate member, 12_4 1st plate member, 12a_1 through hole, 12a_2 through hole, 12a_2X through hole, 12a_3 through hole, 12a_3X through hole, 12a_4 through hole, 13 second plate Member, 13_1 second plate member, 13_2 second plate member, 13_2X second plate member, 13_3 second plate member, 13a_1 through hole, 13a_2 through hole , 13a_2X through hole, 13a_3 through hole, 100 refrigeration cycle device, 100A first unit, 100B second unit, 101 compressor, 102 flow path switching device, 103 first heat exchanger, 103A blower, 104 expansion device, 105th 2 heat exchanger, 105A blower, 106 refrigerant pipe, 107 inflow passage, 109 inflow angle, 110 end, 110X end, 111 end, 111X end, 112 vortex, 115 branch, 115X branch, 116 bend Part, 116X bent part, 120 end, 121 end, 130 end, 130X end, 131 end, 131X end, 135 branch, 135X branch, L1 virtual line, L2 virtual line, W refrigerant.
本発明に係る分配器は、流体入口部から流入した流体を複数の流体出口部に分配する分配器であって、上流側分岐流路と、前記上流側分岐流路よりも前記複数の流体出口部側にある下流側分岐流路と、を有する複数の分岐流路と、前記上流側分岐流路と前記下流側分岐流路との間にあり、前記上流側分岐流路と前記下流側分岐流路とを接続する中間流路と、を有し、前記流体は、前記流体入口部から前記複数の流体出口部に向かって一方の方向に流れるようになっており、前記中間流路は、前記上流側分岐流路と接続している一方の端部と、前記下流側分岐流路と接続している他方の端部と、を有し、前記一方の端部から流入した流体の流れを、分岐することなく向きを変えてから前記他方の端部から流出させるものである。 The distributor according to the present invention is a distributor that distributes a fluid flowing from a fluid inlet to a plurality of fluid outlets, and includes an upstream branch flow path and the plurality of fluid outlets more than the upstream branch flow path. A plurality of branch flow paths having a downstream branch flow path on the side of the section, and the upstream branch flow path and the downstream branch flow path are located between the upstream branch flow path and the downstream branch flow path. An intermediate flow path connecting the flow path, and the fluid is configured to flow in one direction from the fluid inlet toward the plurality of fluid outlets . One end connected to the upstream branch flow path, and the other end connected to the downstream branch flow path, the flow of the fluid flowing from the one end , Without changing the direction and then flowing out from the other end.
Claims (10)
上流側分岐流路と、前記上流側分岐流路よりも前記複数の流体出口部側にある下流側分岐流路と、を有する複数の分岐流路と、
前記上流側分岐流路と前記下流側分岐流路との間にあり、前記上流側分岐流路と前記下流側分岐流路とを接続する中間流路と、を有し、
前記中間流路は、
前記上流側分岐流路と接続している一方の端部と、前記下流側分岐流路と接続している他方の端部と、を有し、
前記一方の端部から流入した流体の流れを、向きを変えてから前記他方の端部から流出させる
分配器。A distributor for distributing fluid flowing from a fluid inlet to a plurality of fluid outlets,
An upstream branch flow path, and a plurality of branch flow paths having a downstream branch flow path closer to the plurality of fluid outlets than the upstream branch flow path,
An intermediate flow path that is between the upstream branch flow path and the downstream branch flow path and connects the upstream branch flow path and the downstream branch flow path,
The intermediate flow path,
One end connected to the upstream branch flow path, and the other end connected to the downstream branch flow path,
A distributor that changes the direction of the flow of the fluid that has flowed in from the one end and then flows out of the other end.
前記一方の端部と前記他方の端部とを接続している部分の流路長さが、
前記一方の端部と前記他方の端部とを接続している部分と直交する部分の流路幅の2倍以上となっている
請求項1に記載の分配器。The intermediate flow path,
The flow path length of the portion connecting the one end and the other end,
2. The distributor according to claim 1, wherein the width of the flow path is at least twice as large as a flow path width of a part orthogonal to a part connecting the one end and the other end. 3.
流体を2方向に分岐する分岐部と、
前記分岐部の中間部に連通する流入流路と、を有し、
前記流入流路は、
前記中間流路の他方の端部と接続する流体入口側の端部と、前記分岐部に接続する流体出口側の端部と、を有し、
前記流体入口側の端部から流入した流体の流れを、向きを変えてから前記他方の端部から流出させる
請求項1又は2に記載の分配器。The downstream branch flow path,
A branch portion for branching the fluid in two directions;
An inflow channel communicating with the intermediate portion of the branch portion,
The inflow channel,
An end on the fluid inlet side connected to the other end of the intermediate flow path, and an end on the fluid outlet side connected to the branch portion,
The distributor according to claim 1, wherein the flow of the fluid that has flowed in from the end on the fluid inlet side is changed in direction and then flows out from the other end.
前記流体入口側の端部と、前記流体出口側の端部と、が重力方向に並ぶように形成されている
請求項3に記載の分配器。The inflow channel,
The distributor according to claim 3, wherein the end on the fluid inlet side and the end on the fluid outlet side are formed so as to be aligned in the direction of gravity.
前記流体入口側の端部と、前記流体出口側の端部と、が異なる重力方向に位置するように形成されている
請求項3に記載の分配器。The inflow channel,
The distributor according to claim 3, wherein the end on the fluid inlet side and the end on the fluid outlet side are formed so as to be located in different directions of gravity.
前記流体入口側の端部と前記流体出口側の端部とを流れる流体の流れ方向が、
前記流体出口側の端部と接続している部分における前記分岐部を流れる流体の流れ方向に対して、直交していない
請求項5に記載の分配器。The inflow channel,
The flow direction of the fluid flowing through the fluid inlet side end and the fluid outlet side end,
The distributor according to claim 5, wherein a portion connected to the end on the fluid outlet side is not orthogonal to a flow direction of the fluid flowing through the branch portion.
貫通穴がそれぞれ形成された複数枚の板状体を積層して構成される
請求項1〜6のいずれか一項に記載の分配器。The fluid inlet, the branch flow path, and the plurality of fluid outlets,
The distributor according to any one of claims 1 to 6, wherein the distributor is formed by stacking a plurality of plate-like bodies each having a through hole.
前記分配器の前記複数の流体出口部から流出する前記流体が流入する複数の伝熱管と、
を備えた
熱交換器。A distributor according to any one of claims 1 to 7,
A plurality of heat transfer tubes into which the fluid flowing out of the plurality of fluid outlets of the distributor flows,
With a heat exchanger.
請求項8に記載の熱交換器。The heat exchanger according to claim 8, wherein the plurality of heat transfer tubes are circular tubes or flat tubes.
冷凍サイクル装置。A refrigeration cycle device comprising the heat exchanger according to claim 8 or 9 as at least one of an evaporator and a condenser.
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